太阳能电池相关内容

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1、太阳能电池相关内容.txt 第一次笑是因为遇见你，第一次哭是因为你不在，第一次笑着流 泪是因为不能拥有你。 本文由 wushibaijianre 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。太阳能电池默认分类 2010-01-13 08:57:41 阅读 226 评论 2 字号：大中小 订阅 中科普知识： 太阳能光伏知识 1、 1、 太阳能电池发电原理: 太阳电池是一种对光有响 应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅， 非晶硅，砷 化镓， 硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现已晶体硅为例描述光发电过程。

2、 P 型晶体 硅经过 掺杂磷可得 N 型硅，形成 P-N 结。 如图 1 所示。用文字图描述如下：当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子， 使电子发生了越迁，成为自由电子在 P-N 结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时， 在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是： 光子能量转换成电能的过程。2、晶体硅太阳电池的制作过程: “硅“是我们这个星球上储藏最丰富的材料之一。自从 上 个世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维， 20 世纪末，我们的生活中处处可见“硅“的身影和作用,晶体硅太阳电

3、池是近 15 年来形成产 业化 最快的。生产过程大致可分为五个步骤:a)提纯过程 b)拉棒过程 c)切片过程 d)制电 池过程e)封装过程. 如下图所示：3、太阳电池的应用: 上世纪 60 年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术通信 卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直 接 的能源形式已愈加亲切， 不仅在空间应用， 在众多领域中也大显身手。 如： 太阳能庭院 灯， 太阳能发电户用系统,村寨供电的独立系统，光伏水泵（饮水或灌溉）,通信电源，石 油输油管道阴极保护，光缆通信泵站电源,海水淡化系统，城镇中路标、高速公路路标等。在 世纪 之交前后期间， 欧

4、美等先进国家光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然村落供电 系统纳 入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。光伏电源系统的组 成：4、太阳电池基本性质: a） 光电转换效率 :评估太阳电池好坏的重要因素。 目前：实验室 24，产业化：15。 b）单体电池电压 V：0.4V0.6V 由材料物理特性 决 定。 c）填充因子 FF：评估太阳电池负载能力的重要因素。 几何意义用 I-V 曲线图 来表示：阴影部分为负载面积，填充因子的数学表达形式： FF=(Im*Vm)/(Isc*Voc)其中：Isc-短路电流, Voc-开路电压, Im-最佳工作电流, Vm-最佳工作电压; d） 标准

5、光 强与环境温度 地面：AM1.5 光谱,1000W/m2,t=25; e）温度对电池性质的影响 。 例如： 在标准状况下，AM1.5 光强， t=25 某电池板输出功率测得为 100Wp，如果电池温 度升高 至 45时，则电池板输出功率就不到 100Wp. 5太阳能“光电转换“： 一束光照 在半导体上和照在金属或绝缘体上效果截然不同。 由于金属中自由电子如此之多， 以致光 引起的导电性能的变化完全可忽略。 绝缘体在很高温 度下仍未能激发出更多的电子参加导 电。 而导电性能介于金属和绝缘体之间的半导体对体内 电子的束缚力远小于绝缘体， 可 见光的光子能量就可以把它从束缚激发到自由导电状态， 这

6、 就是半导体的光电效应。当半导体内局部区域存在电场时，光生载流子将会积累，和没有电 场时有很大区别，电场的两 侧由于电荷积累将产生光电电压，这就是光生伏特效应，简称光 伏效应。太阳电池就是利 用这种效应制成的。 当太阳光照射到半导体上时， 其中一部分被表面反射掉， 其余部分 被半导体吸收或 透过。被吸收的光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原 子价电子碰撞，于 是产生电子空穴对。这样，光能就以产生电子空穴对的形式转变为 电能、如果半导体内 存在 Pn 结，则在 P 型和 n 型交界面两边形成势垒电场，能将电 子驱向 n 区，空穴驱向 P 区，从而使得 n 区有过剩的电子，P 区有过

7、剩的空穴，在 Pn 结附近形成与势垒电场方向 相反光的生电场。 光生电场的一部分除抵销势垒电场外， 还 使 P 型层带正电， 型层带负电， n 在 n 区与 p 区之间的薄层产生所谓光生伏打电动势。 若分别在 P 型层和 n 型层焊上金属引 线，接通负载，则外电路便有电流通过。如此形成 的一个个电池元件，把它们串联、并联起 来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。 制 造太阳电池的半导体材料已知的有十几种，因此太阳电池的种类也很多。目前， 技术最成 熟，并具有商业价值的太阳电池要算硅太阳电池。 所以， 将入射太阳光能转换成电能的半 导体器件称为太阳能电池。 它一般由两种不 同导电类型的同质或异

8、质半导体构成。目前， 在空间或地面获得应用的只有硅电池，研究得 比较成熟的还有砷化镓电池、硫化镉电池。 硅太阳能电池是 1954 年由美国皮尔逊等人首次制成，1958 年首次应用在“先锋 1 号”卫星上。1958 年，我国亦开始研究太阳能电池， 在 1971 年 3 月发射的科学实验卫星上首次应用， 随着硅电池制造成本的逐年降低和技术 的日益成熟， 太阳能电池必将获得更广泛的应用。 6太阳电池的应用的主要领域： 1.用 户太阳能电源： （1）小型电源 10-100W 不等，用语边远无电地区如高原、海岛、 牧区、 边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等； （2）3-5KW 家庭屋顶并网发

9、 电系 统； （3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。 2. 交通领域：如航标灯、交通 /铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、 高速公路/铁路无线电话亭、无人值 守道班供电等。 3. 通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯 /寻呼电 源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵 GPS 供电等。 4. 石油、海 洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油 钻井平台生活及应急 电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。 5.家庭灯具电源：如庭院灯、路灯、手提灯、 野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、 割胶灯、节能灯等。 6.光伏电站：

10、10KW-50MW 独立光 伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂 充电站等。 7.太阳能建筑：将太阳能发电 与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自 给，是未来一大发展方向。 8.其他领 域包括： （1）与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空 调、换气扇、冷 饮箱等； （2）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统； （3）海水淡化设备 供电； （4）卫星、航天器、空间太阳能电站等。 目前美国、欧洲各国特别是德国及日本、印度等 都在大力发展太阳电池应用，开始实施的“十万屋顶“计划、“百万屋顶“计划等，极大地推动了光伏市场的发展，前途十分 光明。 7什么是太阳能电池?有哪些分

11、类? 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直 接 把光能转化成电能的装置。 以光电效应工作的菁膜式太阳能电池为主流， 而以光化学 效应工 作的式太阳能民池则还处于萌芽阶段。太阳 光照在半导体 p-n 结上，形成新的空 穴由-电子 对。在 p-n 结电场的作用下，空穴由 n 区流向 p 区，电子由 p 区流向 n 区， 接通电路后就 形成电流。 这就是光电效应太阳能电池的工作原理。 太阳能电池按结晶状 态可分为结晶系薄 式和非结晶系膜式(以下表示为 a-)两大类，而前者又分为单结晶形和多 结晶形。 按材料可分类硅薄膜形、 化合物半导体薄膜形和有机薄膜形， 百化合物半导体 薄膜 形又分为非结晶形

12、(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H 等)、V 族(GaAs,InP)、族 (cds 系) 和磷化锌(Zn3P2)等。 8太阳能电池：太阳能电池是利用电池将光的能量直接转变成电能，太阳光是宇宙取 之不尽，用之不竭的天然能源，又具安全、方便及无污染的特 性，故太阳能再生能源的开发 利用有其必要性。 太阳能电池的种类:太阳能电池的种类有 单晶硅及非晶硅、多结晶硅三大类，而目 前市场应用上大多为单晶硅及非晶硅。 （1）单 结晶硅太阳电池， 单晶硅电池最普遍，多用於发电厂、充电系统、道路照明系统及交通号 志等，所发电力 与电压范围广，转换效率高，使用年限长，世界主要大厂，如德国西

13、门子、 英国石油公司及 日本夏普公司均以生产此类单晶硅太阳能电池为主， 市场占有率约五成， 单晶硅电池效率从 11%24%，太空级 (蒸镀式) 晶片从 16%24%，当然效率愈高其价格也就 愈贵。 （2）多结 晶硅太阳电池，多晶硅电池的效率较单晶硅低，但因制程步骤较简单， 成本亦低廉，较单晶 硅电池便宜 20%，因此一些低功率的电力应用系统均采用多晶硅太阳 电池。 9。太阳光发电和太阳热发电：地球所接受的太阳能功率，平均每平方米为 1353 千 瓦， 这就是所谓的“太阳常数” 。 也就是说， 太阳每秒钟照射到地球上的能量约为 500 万 吨煤当量。 就是这些能量比目前全世界人类的能耗量大 3.

14、5 万倍。虽然很久以来，人们在 不同程度地利用着其能量，最近，温水器的直接利用，空调、太阳能电池的电力供给以及太阳能住房 等方 面都有了很大发展。很自然的想法是向太阳要电能，但怎样有效的利用太阳所恩赐的 能量， 使其成为下世纪的一大可利用能源，是新能源开发中的一个重要课题。 太阳能转换 为电能有两种基本途径：一种是把太阳辐射能转换为热能，即“太阳热 发电” ；另一种是通 过光电器件将太阳光直接转换为电能，即“太阳光发电” 。太阳热发电， 全世界以以色列的 技术最为先进。吸取加州的技术，巴西、印度、摩洛哥正在 计划进行设 备的建设， 世界 银行已开始提供资金给开发中的国家。 入射到地球表面的太阳

15、能是广泛而分 散的，要充分 收集并使之发挥热能效益，就必须采取一种一种能把太阳光发射并集 中在一 起，变成热能 的系统。一种方法是采取一种能把太阳光发射并集中集中加热 ，转换成为高 温水蒸气，以 蒸汽涡轮机变换为电。也可以采用抛物面型的聚光镜将太阳热集中，使用计算 机让聚光镜 追随太阳转动。后者的热效率很高，将引擎放置 在焦点的技术发展的可能性最 大。 除了 太阳热发电技术外， 目前人类社会也在大力开发太阳光技术。 太阳辐射的光子 带有能量， 当光子照射半导体材料时，光能便转换为电能，这个现象叫“光生伏打效应” 。太 阳电池就 是利用光生伏打效应制成的一种光电器件。太阳电池与普通的化学电池(干

16、电池、 蓄电池) 完全不同，是一种物理性质电源。虽然太阳光一照射太阳电池就能发电，但它与一 般的发 电机大相径庭，它无旋转和磨损，能静悄悄地发电。 10太阳能电源的研究设计： 水情遥 测系统采集数据测量站点不少处于交通不便、 无电网供电的地方。 为设计一点 二址的水 情遥测系统中，对其中的一站点电源设计选用太阳能对蓄电池进行补充的电源方 案。 首先， 数据采集仪器应采用低功能耗的。 其次，选择的太阳能发电板和蓄电池应是经济、可靠性 的。既要防止太阳能发电板 在阴雨期容量不够，达不到测量目的，又要避免容量过大，造 成浪费。一、关于硅太阳能发电板容量 硅太阳能发电板容量是指平板式太阳能板发电功率。 太阳能发电功率量值取决 于负载所消耗的电力 ，由负载额定电 源与负载所消耗的电力，决 定了负载消耗的容量，再考虑到平均 每天日照时数及阴雨天造成的影响， 计算出太阳能电池阵列工作电流。 由负载 额定电源， 选取蓄电池公称电压， 由蓄电池公称电压来确定蓄电池串联个数